Американский КА Mars Odyssey завершил переход на новую орбиту с целью дополнительной съемки поверхности Марса при помощи многоцелевой термоэмиссионной камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System).


    Напомним, что Mars Odyssey был запущен 7 апреля 2001 г. и выведен на орбиту спутника Марса 24 октября того же года. Начальная рабочая орбита была сформирована 30 января 2002 г. в результате аэродинамического торможения с 332 прохождениями через верхние слои атмосферы планеты. Основной цикл научных исследований начался 19 февраля 2002 г. и продолжался до 24 августа 2004 г. Впоследствии научная программа станции трижды продлевалась.
    Рабочая орбита КА выбиралась на основе компромисса между требованиями двух научных групп, работающих с гамма-спектрометром GRS (в его состав входит и российский прибор HEND) и с термоэмиссионной камерой THEMIS. Для обеспечения теплового режима первого из них было нужно, чтобы угол β между плоскостью орбиты и направлением на Солнце был меньше -57.5°, а для второго местное время прохождения нисходящего узла орбиты не должно было быть позже 17:00.
    Первоначально сформированная орбита (наклонение - 93.1°, минимальная и максимальная высота - 370 и 432 км, период обращения - 117.84 мин, смещение трассы на 1° к западу за 25 витков) имела среднее время прохождения узла 15:54, а истинное - даже около 15:15, что позволяло получать высококачественные изображения на THEMIS, однако угол β достигал -44°, ухудшая качество данных GRS.
    От весны 2002 г. до осени 2003 г. среднее время прохождения узла медленно росло, зато солнечный угол уходил все дальше «в минус». 24 сентября 2003 г., когда местное время узла достигло 17:00, Mars Odyssey провел коррекцию с приращением скорости 8 м/с, уменьшив наклонение орбиты до 93.06°; ее средняя высота составила 400 км ровно. В результате среднее время прохождения узла стало постоянным, а орбита - солнечно-синхронной; как говорят управленцы, она была «заморожена».
    Так Odyssey и проработал целых пять лет, обеспечивая приемлемый компромисс между требованиями GRS и THEMIS. Правда, проводились небольшие подстройки периода обращения для обеспечения ретрансляции с посадочных аппаратов MER и Phoenix, но общую картину они не меняли.
    В 2008 г. созванная NASA комиссия ученых предложила перевести Mars Odyssey на новую орбиту, близкую к первоначальной, с более ранним прохождением узла. Идея, говорит научный руководитель проекта Mars Odyssey Джеффри Плаут (Jeffrey J. Plaut), состояла в том, чтобы дать THEMIS возможность снимать поверхность Марса не ранним вечером, а в послеполуденное время, что позволило бы принимать от поверхности более интенсивное ИК-излучение и значительно точнее распознавать минеральный состав пород планеты. Ценой за это опять-таки становилась невозможность использования (из-за перегрева) гамма-спектрометра GRS в составе одноименного прибора; два нейтронных детектора - американский NS и российский HEND - можно было эксплуатировать и дальше.
    Отметим, что на счету детектора GRS - совместное с HEND открытие подповерхностного льда в приполярных районах Марса, следствием которого стал полет к Марсу специализированного зонда Phoenix, составление карты распределения железа, кремния и калия в марсианских породах и участие в международной сети регистрации и определения координат гамма-всплесков. Все это прекрасно, но станция пять лет работала главным образом на этот прибор; пришла пора предоставить преимущество его конкуренту, который еще в первые несколько месяцев работы сумел выявить отложения солей на месте бывших морей Марса. Но тогда, в 2002-м, THEMIS успел получить подробные данные лишь по 10-20% поверхности планеты, а теперь надо попытаться охватить все остальное.
    Итак, 30 сентября 2008 г. Mars Odyssey включил свои двигатели ориентации почти на б минут и скорректировал параметры орбиты так, что каждые сутки время прохождения экватора сдвигалось на 20 секунд назад. Восемь месяцев движения по такой орбите позволили сместить время нисходящего узла с 17:00 на 15:45. Наконец, 9 июня 2009 г. по команде из центра управления в Денвере двигатели были включены вновь на 5.5 мин и восстановили синхронность орбиты, но теперь уже не «вечерней», а «дневной». «Маневр прошел в точности как планировалось», - отметил руководитель миссии от Лаборатории реактивного движения Гейлон МакСмит (Gaylon McSmith).
    В настоящее время работа «Одиссея» планируется на период до сентября 2010 г., и основным содержанием ближайшего года станут съемки с помощью THEMIS. Группа управления Mars Odyssey уже начала и будет проводить часть наблюдений с отклонением оси камеры от надира; это позволит отснять полюса планеты и закрыть некоторые пробелы в покрытии марсианской поверхности, а также составить трехмерные стереоизображения.
    И по-прежнему, как станция и делала на протяжении пяти с лишним лет, Mars Odyssey будет ретранслировать данные с роверов Spirit и Opportunity - до тех пор, пока они сохраняют работоспособность. Более того: уже планируется следующий этап работы «Одиссея» - ретрансляция в интересах большого марсохода Curiosity (проект MSL), который будет доставлен на планету в 2012 г. Запасов топлива на борту КА Mars Odyssey хватит для обеспечения его работы вплоть до 2015 г.


    Техническое состояние аппарата после восьми с половиной лет полета вполне приличное. Более того, недавно «Одиссей» развеял опасения своих создателей, заподозривших опасный отказ в одном из полукомплектов системы управления.
    История эта началась 21 марта 2007 г., когда вышел из строя один из источников питания в полукомплекте В. С самого момента запуска аппарат работал без существенных отказов на полукомплекте А, а сторона В - процессор, датчики системы ориентации, ретранслятор УКВ-диапазона для роверов и другие компоненты - оставалась в резерве. Но система была устроена так, что в случае отказа одного из компонентов стороны А нужно было бы перейти полностью на полукомплект В - и теперь было не ясно: а можно ли это сделать?
    Анализ показал, что неисправный источник, вероятно, можно проверить и вернуть к норме при «холодной» перезагрузке управляющего компьютера. Однако эта процедура несла в себе определенный риск, и прошло еще почти два года, пока группа управления «Одиссея» приняла решение о перезагрузке.
    Надо сказать, что операторов подтолкнула к этой мысли вовсе не неисправность в канале В, а общие соображения, связанные с накоплением ошибок в памяти компьютера под действием космических лучей. В последний раз его холодная перезагрузка была проведена еще 31 октября 2003 г.; с тех пор сбои накапливались, угрожая в конечном итоге неправильной работой электронного мозга «Одиссея». К началу 2009 г., по оценке специалистов, риск дальнейшего ожидания стал выше, чем риск перезагрузки.
    Операция планировалась на 10 марта, но накануне был зарегистрирован неожиданный рост температуры в звездном датчике «Одиссея». Причину нашли быстро: оказался постоянно включен один из нагревателей, но перезагрузку пришлось отложить на сутки.
    11 марта 2009 г. Mars Odyssey выполнил команды на отключение и повторный запуск управляющего компьютера с последующей очисткой памяти. Операция прошла без замечаний и позволила заключить, что полукомплект В вновь работоспособен. Таким образом, резервирование систем «Одиссея» восстановлено. Через несколько дней аппарат был введен в нормальный режим научных наблюдений.


    Спор о существовании на Марсе в прошлом обширных водных пространств длится уже не одно десятилетие. Весомый довод в пользу этой гипотезы принес гамма-спектрометр GRS станции Mars Odyssey. Примерно треть поверхности Марса была, по-видимому, покрыта океаном!
    Джеймс Дом (James М. Dohm) из Университета Аризоны и возглавляемый им коллектив ученых провели совместный анализ данных лазерного высотомера станции Mars Global Surveyor и гамма-спектрометра GRS «собственного» аппарата. От первого был взят рельеф местности и довольно ясно читаемая на нем береговая линия бывшего Северного океана, от второго - данные о содержании калия, тория и железа в верхнем слое грунта. Выяснилось, в частности, что их концентрации достаточно точно привязаны к понижениям рельефа в пределах двух береговых линий - более древней, охватывающей почти треть планеты (50 млн км²), и более молодой, расположенной ближе к северному полюсу и очерчивающей вдвое меньшую площадь.
    Дом и его соавторы интерпретируют свои карты следующим образом. Северный палеоокеан и прилегающие моря и озера были сформированы в эпоху интенсивных вулканических извержений за счет грандиозных водных потоков, идущих как с западного склона Тарсиса, так и с восточного через Долину Маринера и систему долин к северу от нее. Образовавшиеся водоемы существовали длительное время - по крайней мере по несколько тысяч лет. Приливов на Марсе не бывает из-за отсутствия такого крупного спутника, как наша Луна, да к тому же, вероятно, океан был покрыт льдом и волны не сыграли большой роли в формировании береговых линий. Тем не менее распределение калия (и с меньшей достоверностью - тория и железа) свидетельствует о процессах переноса родительских пород с высокогорного южного полушария Марса на низкое северное, выщелачивания, сортировки и концентрации названных элементов в стоящей воде, а также последующего выветривания осадочных пород. Результаты этого исследования были опубликованы в Planetary and Space Science в конце 2008 г.

На снимке канала видимого диапазона THEMIS (40.32° ю.ш., 132.5° в.д.) показан кратер диаметром 16 км, расположенный в центре другого кратера диаметром 60 км. В обоих случаях повреждена северная стена кратера: во внутреннем наблюдаются овраги и аркообразные гребни, во внешнем - дольчатые потоки.

MARS ODYSSEY

    Еще один интересный результат представили в феврале 2009 г. ученые Института планетологии в Тусоне; он был опубликован в журнале Icarus. Дэниел Берман (Daniel Berman) с соавторами произвели подсчет специфических форм эрозии и отложений водного или ледникового происхождения в крупных - диаметром 20 км и более - кратерах Марса, отснятых камерой THEMIS на КА Mars Odyssey, а также камерой МОС на MGS и с «Викингов».
    Для анализа были взяты 100 кратеров в Земле Аравия в северном полушарии и 100 кратеров бассейна Эллада в южном. Выяснилось, что дольчатые потоки, овраги и аркообразные гребни на склонах кратеров, расположенных между 30° и 45° широты, ориентированы в сторону соответствующего полюса, а в кратерах в полосе между 45° и 60° более частой является ориентация в сторону экватора. При этом в Элладе узкие каналы обычно направлены к полюсу, а более широкие долины - к экватору.
    Исследователи предполагают, что ориентация таких деталей может быть результатом неравномерного нагрева стен кратера, а он, в свою очередь, определяется текущим положением оси вращения Марса, которая в разные периоды отклонялась от перпендикуляра к плоскости орбиты планеты на угол от 0 до 60°. В периоды, когда полюс обращен к Солнцу, происходит интенсивная сублимация льда, который переносится в виде облаков на другой, холодный, полюс, где и выпадает в виде снега. Так могут формироваться ледовые покровы, в том числе и там, где сейчас их нет.
    В малых кратерах удалось выявить преимущественный уклон дна от стены, разрушенной эрозией, к противоположной, «чистой», - в диапазоне примерно от 0.5° до 3°. По-видимому, в таком виде дошли до нас следы перемещения богатых льдом материалов.
    Исследователи заключили, что геологические детали и комплексы, найденные в кратерах, говорят о многократных циклах формирования ледовых покровов в результате изменения наклона оси Марса.